低頻功率放大器分析與測試

寧波工程學院 余輝晴

輸出功率和效率是功率放大器的重要指標，可通過公式進行計算得到，也可通過計算機仿真軟件Multisim進行測試驗證，其操作簡單，使用方便，本文以OTL低頻功率放大電路為例進行分析和測試。

低頻功率放大器是一種能量轉換電路，在輸入信號的作用下，電路把直流電源的能量，轉換成隨輸入信號變化的輸出功率送給負載。功率放大級主要任務是在允許的失真范圍內,盡可能高效率地向負載提供足夠大的功率，要求是輸出功率要大、效率要高。

1 低頻功率放大器分析

1.1 低頻功率放大電路組成及工作原理

圖1 OTL低頻功率放大電路

如圖所示為OTL低頻功率放大器。晶體管Q1為前置放大級，Q2、Q3組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式，因此具有輸出電阻低，負載能力強等優點，適合于作功率輸出級。Q1管工作于甲類狀態，它的集電極電流IC1由電位器進行調節，同時給Q2、Q3提供偏壓。調節RW2可以使Q2、Q3得到合適的靜態電流而工作于甲乙類狀態，以克服交越失真。靜態時要求輸出端中點A的電位，在實驗中可通過測量RL兩端的電壓有效值URL，來求得實際的，可以通過調節RW1來實現。

當輸入正弦交流信號Ui時，經Q1放大、倒相后的交流信號同時作用于Q2、Q3的基極。 Ui為負半周時，Q2導通，使電流通過電容器C4、負載RL經地構成充電回路，使負載RL得到一個負半周的信號；Ui處于正半周時，Q3導通，已充滿電的電容器C4通過負載RL構成對地放電回路，使得負載RL又得到一個正半周信號，由于信號源周而復始的作用，在RL上就能得到完整的正弦波。

1.2 低頻功率放大電路的主要性能指標

1.2.1 最大不失真輸出功率Pom理想情況下

2 低頻功率放大器測試

2.1 靜態工作點的測試

創建如圖所示電路，啟動仿真開關。

2.1.1 確定輸出端中點電位UA

先將輸入端接地，暫時短接“a”與“b”，開啟電源開關，調節RW1，用萬用表跟蹤測量‘‘A’’點電位，使

2.1.2 調整輸出級靜態電流I0及測試各級靜態工作點

斷開“a”與“b”間的短接線，再將電流表串聯在電源進線中，調整RW2，令此時測得的應是整個放大器的總電流。由于一般情況下Q1的集電極電流IC1較小，從而可以把測得的總電流近似當作末級的靜態電流。

調整輸出級靜態電流的另一方法是動態調試法：先短接RW2，在輸入端端接入 f =1kHz的正弦信號，并逐漸加大該信號的幅值，此時，在輸出端應能監測到波形出現有較嚴重的交越失真，然后逐漸增RW2，使在輸出端監測到的波形不再出現交越失真時止，此時輸出級靜態電流數值應在5mA到10mA左右，當靜態電流調好、無交越失真現象出現后，測量各級靜態工作點。

2.2 最大輸出功率Pom和效率η的測試

2.2.1 Pom的測量

在輸入端接入f =1kHz、50mv的正弦信號Ui，將RL接入輸出端，用示波器監測輸出電壓U0的波形，逐漸增大Ui的幅度，使輸出電壓達到最大不失真輸出狀態時，用電壓表測出負載RL上的電壓URL；用公式即可計算出最大輸出功率。

2.2.2 η的測量

當輸出電壓為最大（不失真）輸出時，讀出直流毫安表中的電流值，此電流即為直流電源供給的平均電流Idc（有一定誤差），由此可近似求得再根據上面測得的Pom，即可求出

通過上述分析可以看出，通過Multisim仿真軟件不僅可以方便地對功放電路的主要性能指標進行測試，而且也非常直觀。